Enkle og komplekse stoffer. Kjemisk element
Alle stoffene vi snakker om i skolekurs Kjemi er vanligvis delt inn i enkel og kompleks. Enkle stoffer er de stoffene hvis molekyler inneholder atomer av samme grunnstoff. Atomisk oksygen (O), molekylært oksygen (O2) eller rett og slett oksygen, ozon (O3), grafitt, diamant er eksempler på enkle stoffer som danner de kjemiske elementene oksygen og karbon. Komplekse stoffer deles inn i organiske og uorganiske. Blant uorganiske stoffer skilles først og fremst følgende fire klasser: oksider (eller oksider), syrer (oksygen- og oksygenfrie), baser (vannløselige baser kalles alkalier) og salter. Forbindelser av ikke-metaller (unntatt oksygen og hydrogen) er ikke inkludert i disse fire klassene vi vil kalle dem konvensjonelt "og andre komplekse stoffer".
Enkle stoffer deles vanligvis inn i metaller, ikke-metaller og inerte gasser. Metaller inkluderer alle kjemiske grunnstoffer som d- og f-undernivåene fylles i, disse er grunnstoffene i 4. periode: Sc - Zn, i 5. periode: Y - Cd, i 6. periode: La - Hg, Ce - Lu, i 7. periode Ac - Th - Lr. Hvis vi nå trekker en linje fra Be til At blant de gjenværende elementene, vil metaller være plassert til venstre og under, og ikke-metaller til høyre og over. Inerte gasser er plassert i gruppe 8 i det periodiske systemet. Elementer som ligger på diagonalen: Al, Ge, Sb, Po (og noen andre. For eksempel Zn) i fri tilstand har egenskapene til metaller, og hydroksyder har egenskapene til både baser og syrer, dvs. er amfotere hydroksyder. Derfor kan disse elementene betraktes som metall-ikke-metaller, og opptar en mellomposisjon mellom metaller og ikke-metaller. Dermed avhenger klassifiseringen av kjemiske elementer av hvilke egenskaper deres hydroksyder vil ha: basisk - det betyr et metall, surt - et ikke-metall, og begge (avhengig av forholdene) - et metall-ikke-metall. Det samme kjemiske elementet i forbindelser med den laveste positive oksidasjonstilstanden (Mn+2, Cr+2) viser uttalte "metalliske" egenskaper, og i forbindelser med den maksimale positive oksidasjonstilstanden (Mn+7, Cr+6) viser egenskapene til et typisk ikke-metall. Å se forholdet enkle stoffer, oksider, hydroksyder og salter, presenterer vi en oppsummeringstabell.
Under kjemisk element forstå en samling atomer med samme positive kjerneladning og med et visst sett egenskaper. Atomer av samme kjemiske element kombineres for å dannes enkelt stoff. Når atomer av forskjellige kjemiske elementer kombineres, komplekse stoffer (kjemiske forbindelser) eller blandinger. Forskjellen mellom kjemiske forbindelser og blandinger er at:
De har nye egenskaper som de enkle stoffene de ble hentet fra ikke hadde;
De kan ikke deles mekanisk inn i sine komponentdeler;
Kjemiske elementer i deres sammensetning kan bare være i strengt definerte kvantitative forhold.
Noen kjemiske elementer (karbon, oksygen, fosfor, svovel) kan eksistere i form av flere enkle stoffer. Dette fenomenet kalles allotropi, og varianter av enkle stoffer av samme kjemiske element kalles dens allotropiske modifikasjoner(endringer).
Oppgaver
1.1. Hva mer finnes i naturen: kjemiske elementer eller enkle stoffer? Hvorfor?
1.2. Er det sant at svovel og jern inngår i sammensetningen av jernsulfid som stoffer? Hvis ikke, hva er det riktige svaret?
1.3. Nevn allotropiske modifikasjoner av oksygen. Er de forskjellige i egenskapene deres? Hvis ja, hvordan?
1.4. Hvilken av de allotropiske modifikasjonene av oksygen er kjemisk mer aktiv og hvorfor?
1.5. De enkle stoffene eller kjemiske elementene er sink, svovel og oksygen i følgende reaksjoner:
1) CuSO 4 + Zn = ZnSO 4 + Cu;
2) S + O2 = S02;
3) Zn + 2HC1 = ZnCl 2 + H 2 ;
4) Zn + S = ZnS;
5) 2H 2 0 = 2H 2 + O 2 .
1.6. Er det mulig å få et annet enkelt stoff fra ett enkelt stoff? Gi et begrunnet svar.
1.7. Når et stoff forbrennes i oksygen, produseres svovel (IV) oksid, nitrogen og vann. Hvilke kjemiske grunnstoffer danner utgangsstoffet?
1.8. Angi om enkle eller komplekse stoffer inkluderer: H 2 O, C1 2, NaOH, O 2, HNO 3, Fe, S, ZnSO 4, N 2, AgCl, I 2, A1 2 O 3, O 3?
1.9. For hvilke kjemiske grunnstoffer er allotropiske modifikasjoner kjent? Gi navn til disse modifikasjonene.
1.10. Er det mulig for et kjemisk grunnstoff å gå over fra en allotrop modifikasjon til en annen? Gi eksempler.
1.11. Hvilke kjemiske grunnstoffer mener de når de snakker om diamant og ozon?
1.12. Hvilke av stoffene er kjemiske forbindelser og hvilke er blandinger:
2) luft;
4) svovelsyre;
1.13. Hvordan bevise at natriumklorid er et komplekst stoff?
1.14. Nevn tre allotropiske modifikasjoner av karbon.
1.15. Hva kalles allotropiske modifikasjoner av fosfor og hvordan skiller de seg fra hverandre?
1.16. Hva kalles allotropiske modifikasjoner av svovel og hvordan skiller de seg fra hverandre?
1.17. Angi hvilke av påstandene som er sanne og hvorfor - sammensetningen av bariumsulfat inkluderer:
1) enkle stoffer barium, svovel, oksygen;
2) kjemiske elementer barium, svovel, oksygen.
1.18. Hvor mange liter ammoniakk kan produseres fra en blanding av 10 liter nitrogen og 30 liter hydrogen?
1.19. Hvor mange liter vanndamp produseres fra en blanding av 10 liter hydrogen og 4 liter oksygen? Hvilken gass og i hvilket volum vil forbli i overkant?
1.20. Hvor mange gram sinksulfid (ZnS) kan dannes fra en blanding av 130 g sink og 48 g svovel?
1.22. Hva er en løsning av alkohol i vann - en blanding eller en kjemisk forbindelse?
1.23. Kan et komplekst stoff bestå av atomer av samme type?
1.24. Hvilke av følgende stoffer er blandinger og hvilke er kjemiske forbindelser:
1) bronse;
2) nikrom;
3) parafin;
4) kaliumnitrat:
5) kolofonium;
6) superfosfat.
1,25. Gitt en blanding av Cl 2 + HCl + CaCl 2 + H 2 O.
1) Hvor mange forskjellige stoffer er det i blandingen;
2) Hvor mange klormolekyler er det i blandingen;
3) Hvor mange kloratomer er det i blandingen;
4) Hvor mange molekyler av forskjellige stoffer er det i blandingen.
Når du studerer materialet i de foregående avsnittene, har du allerede blitt kjent med noen stoffer. For eksempel består et molekyl av hydrogengass av to atomer av det kjemiske elementet hydrogen - H + H = H2.
Enkle stoffer er stoffer som inneholder atomer av samme type
Enkle stoffer kjent for deg inkluderer: oksygen, grafitt, svovel, nitrogen, alle metaller: jern, kobber, aluminium, gull, etc. Svovel består kun av atomer av det kjemiske elementet svovel, mens grafitt består av atomer av det kjemiske elementet karbon.
Det er nødvendig å skille klart mellom konsepter "kjemisk element" Og "enkel sak". For eksempel er ikke diamant og karbon det samme. Karbon er et kjemisk grunnstoff, og diamant er et enkelt stoff som dannes av det kjemiske elementet karbon. I i dette tilfellet et kjemisk grunnstoff (karbon) og et enkelt stoff (diamant) kalles forskjellig. Ofte kalles et kjemisk grunnstoff og dets tilsvarende enkle stoff det samme. For eksempel tilsvarer grunnstoffet oksygen et enkelt stoff - oksygen.
Det er nødvendig å lære å skille mellom hvor vi snakker om et grunnstoff og hvor om et stoff! Når de for eksempel sier at oksygen er en del av vann, snakker vi om grunnstoffet oksygen. Når de sier at oksygen er en gass som er nødvendig for å puste, snakker vi om det enkle stoffet oksygen.
Enkle stoffer av kjemiske elementer er delt inn i to grupper - metaller og ikke-metaller.
Metaller og ikke-metaller radikalt forskjellige i deres fysiske egenskaper. Alle metaller er faste stoffer under normale forhold, med unntak av kvikksølv - det eneste flytende metallet. Metaller er ugjennomsiktige og har en karakteristisk metallisk glans. Metaller er formbare og leder varme og elektrisitet godt.
Ikke-metaller ligner ikke hverandre i fysiske egenskaper. Så, hydrogen, oksygen, nitrogen er gasser, silisium, svovel, fosfor er faste stoffer. Det eneste flytende ikke-metallet er brom, en brunrød væske.
Hvis du tegner en konvensjonell linje fra det kjemiske elementet bor til det kjemiske elementet astatin, er det i den lange versjonen av det periodiske systemet ikke-metalliske elementer over linjen, og under den - metall. I den korte versjonen av det periodiske systemet er det ikke-metalliske elementer under denne linjen, og både metalliske og ikke-metalliske elementer over den. Dette betyr at det er mer praktisk å bestemme om et grunnstoff er metallisk eller ikke-metallisk ved å bruke den lange versjonen av det periodiske systemet. Denne inndelingen er vilkårlig, siden alle elementer på en eller annen måte viser både metalliske og ikke-metalliske egenskaper, men i de fleste tilfeller samsvarer denne fordelingen med virkeligheten.
Komplekse stoffer og deres klassifisering
Hvis sammensetningen av enkle stoffer inkluderer atomer av bare én type, er det lett å gjette at sammensetningen av komplekse stoffer vil omfatte flere typer forskjellige atomer, minst to. Et eksempel på et komplekst stoff er vann du kjenner dens kjemiske formel -; H2O. Vannmolekyler er bygd opp av to typer atomer: hydrogen og oksygen.
Komplekse stoffer- stoffer som inneholder atomer av ulike typer
La oss utføre følgende eksperiment. Bland svovel- og sinkpulver. Plasser blandingen på en metallplate og sett den i brann ved hjelp av en trelykt. Blandingen antennes og brenner raskt med en lys flamme. Etter fullføringen av den kjemiske reaksjonen ble det dannet et nytt stoff, som inkluderte svovel- og sinkatomer. Egenskapene til dette stoffet er helt forskjellige fra egenskapene til utgangsstoffene - svovel og sink.
Komplekse stoffer er vanligvis delt inn i to grupper: uorganiske stoffer og deres derivater og organiske stoffer og deres derivater. For eksempel er steinsalt et uorganisk stoff, og stivelsen i poteter er et organisk stoff.
Typer struktur av stoffer
Basert på typen partikler som utgjør stoffene, deles stoffene inn i stoffer molekylær og ikke-molekylær struktur.
Stoffet kan inneholde ulike strukturelle partikler, som atomer, molekyler, ioner. Følgelig er det tre typer stoffer: stoffer med atomær, ionisk og molekylær struktur. Stoffer med ulike typer struktur vil ha ulike egenskaper.
Stoffer med atomstruktur
Et eksempel på stoffer med atomstruktur er stoffer dannet av grunnstoffet karbon: grafitt og diamant. Disse stoffene inneholder kun karbonatomer, men egenskapene til disse stoffene er svært forskjellige. Grafitt– en skjør, lett eksfolierende substans av grå-svart farge. Diamant– gjennomsiktig, et av de hardeste mineralene på planeten. Hvorfor har stoffer som består av samme type atom forskjellige egenskaper? Alt handler om strukturen til disse stoffene. Karbonatomer i grafitt og diamant kombineres på forskjellige måter. Stoffer med atomstruktur har høye temperaturer koking og smelting, som regel, uløselig i vann, ikke-flyktig.
Krystallgitter - et geometrisk hjelpebilde introdusert for å analysere strukturen til en krystall
Stoffer med molekylær struktur
Stoffer med molekylær struktur– Dette er nesten alle væsker og de fleste gassformige stoffer. Det er også krystallinske stoffer hvis krystallgitter inkluderer molekyler. Vann er et stoff med molekylær struktur. Is har også en molekylær struktur, men i motsetning til flytende vann har den et krystallgitter hvor alle molekyler er strengt ordnet. Stoffer med molekylær struktur har lave koke- og smeltepunkter, er vanligvis skjøre og leder ikke elektrisitet.
Stoffer med ionisk struktur
Stoffer med ionisk struktur er faste krystallinske stoffer. Et eksempel på et ionisk sammensatt stoff er bordsalt. Dens kjemiske formel er NaCl. Som vi kan se, består NaCl av ioner Na+ og Cl⎺, vekslende inn visse steder(noder) til krystallgitteret. Stoffer med ionisk struktur har høye smelte- og kokepunkter, er skjøre, er vanligvis svært løselige i vann og leder ikke elektrisitet.
Begrepene "atom", "kjemisk element" og "enkel substans" bør ikke forveksles.
- "Atom"– et spesifikt konsept, siden atomer virkelig eksisterer.
- « Kjemisk element» – dette er et kollektivt, abstrakt konsept; I naturen eksisterer et kjemisk grunnstoff i form av frie eller kjemisk bundne atomer, det vil si enkle og komplekse stoffer.
Navnene på kjemiske elementer og de tilsvarende enkle stoffene er i de fleste tilfeller de samme.
Når vi snakker om et materiale eller en komponent av en blanding - for eksempel en kolbe er fylt med klorgass, en vandig løsning av brom, la oss ta et stykke fosfor - snakker vi om et enkelt stoff. Hvis vi sier at et kloratom inneholder 17 elektroner, stoffet inneholder fosfor, molekylet består av to bromatomer, så mener vi et kjemisk grunnstoff.
Det er nødvendig å skille mellom egenskapene (karakteristikker) til et enkelt stoff (en samling av partikler) og egenskapene (karakteristikker) til et kjemisk grunnstoff (isolert atom) bestemt type), se tabellen nedenfor:
Komplekse stoffer må skilles fra blandinger, som også består av ulike elementer.
Det kvantitative forholdet mellom komponentene i blandingen kan variere, men de kjemiske forbindelsene har en konstant sammensetning.
For eksempel, i et glass te kan du legge til en skje sukker, eller flere, og sukrosemolekyler С12Н22О11 inneholder nøyaktig 12 karbonatomer, 22 hydrogenatomer og 11 oksygenatomer.
Således kan sammensetningen av forbindelser beskrives med én kjemisk formel, og sammensetningen ingen blanding.
Komponentene i blandingen beholder sine fysiske og kjemiske egenskaper. Blander man for eksempel jernpulver med svovel, dannes det en blanding av to stoffer. Både svovel og jern i denne blandingen beholder sine egenskaper: jern tiltrekkes av en magnet, og svovel blir ikke fuktet av vann og flyter på overflaten.
Hvis svovel og jern reagerer med hverandre, dannes en ny forbindelse med formelen FeS, som ikke har egenskapene til verken jern eller svovel, men har et sett med sine egne egenskaper. I forbindelse FeS jern og svovel er bundet til hverandre, og det er umulig å skille dem ved hjelp av metodene som brukes for å skille blandinger.
Dermed kan stoffer klassifiseres i henhold til flere parametere:
Konklusjoner fra en artikkel om emnet Enkle og komplekse stoffer
- Enkle stoffer- stoffer som inneholder atomer av samme type
- Enkle stoffer deles inn i metaller og ikke-metaller
- Komplekse stoffer- stoffer som inneholder atomer av ulike typer
- Komplekse stoffer er delt inn i organisk og uorganisk
- Det er stoffer med atomær, molekylær og ionisk struktur, deres egenskaper er forskjellige
- Krystallgitter– et geometrisk hjelpebilde introdusert for å analysere krystallstrukturen
Hovedforskjellen mellom dem er deres sammensetning. Således inkluderer enkle stoffer atomer av ett element. Deres (enkle stoffer) krystaller kan syntetiseres i laboratoriet, og noen ganger hjemme. Imidlertid er det ofte nødvendig å skape visse forhold for lagring av de resulterende krystallene.
Det er fem klasser som enkle stoffer er delt inn i: metaller, halvmetaller, ikke-metaller, intermetalliske forbindelser og halogener (finnes ikke i naturen). De kan representeres av atomære (Ar, He) eller molekylære (O2, H2, O3) gasser.
Som eksempel kan vi ta det enkle stoffet oksygen. Det inkluderer molekyler som består av to atomer av grunnstoffet oksygen. Eller for eksempel består stoffet jern av krystaller som kun inneholder atomer av grunnstoffet Jern. Historisk sett var det vanlig å navngi et enkelt stoff med navnet på elementet hvis atomer er inkludert i sammensetningen. Strukturen til disse forbindelsene kan være molekylær eller ikke-molekylær.
Komplekse stoffer inneholder atomer av forskjellige typer og kan, når de brytes ned, danne to (eller flere) forbindelser. For eksempel, når vann deler seg, danner det oksygen og hydrogen. Imidlertid kan ikke alle forbindelser brytes ned til enkle stoffer. For eksempel kan ikke jernsulfid, dannet av svovel- og jernatomer, brytes ned. I dette tilfellet, for å bevise at forbindelsen er kompleks og inkluderer forskjellige atomer, brukes omvendt reaksjonsprinsippet. Med andre ord oppnås jernsulfid ved å bruke utgangskomponentene.
Grunnstoffer er former for kjemiske grunnstoffer som eksisterer i fri form. I dag kjenner vitenskapen mer enn fire hundre typer av disse elementene.
I motsetning til komplekse stoffer kan enkle stoffer ikke fås fra andre enkle stoffer. De kan heller ikke dekomponeres til andre forbindelser.
Alle allotropiske modifikasjoner har egenskapen til å forvandle seg til hverandre. Ulike typer enkle stoffer dannet av ett kjemisk grunnstoff kan ha forskjellige og forskjellige nivåer av kjemisk aktivitet. For eksempel viser oksygen mindre aktivitet enn ozon, og smeltepunktet for fulleren, for eksempel, er lavere enn for diamant.
Under normale forhold, for elleve grunnstoffer vil de enkle stoffene være gasser (Ar, Xe, Rn, N, H, Ne, O, F, Kr, Cl, He,), for to væsker (Br, Hg), og for andre elementer - faste stoffer.
Ved temperaturer nær romtemperatur vil de fem metallene få en flytende eller halvflytende tilstand. Dette skyldes det faktum at deres smeltepunkt er nesten likt. Dermed smelter kvikksølv og rubidium ved 39 grader, francium ved 27, cesium ved 28, og gallium ved 30 grader.
Det skal bemerkes at begrepene "kjemisk element", "atom", "enkel substans" ikke skal forveksles. Så for eksempel har et atom en bestemt, spesifikk betydning og eksisterer virkelig. Definisjonen av "kjemisk element" er generelt abstrakt og kollektiv. I naturen er elementer til stede i form av frie eller kjemisk bundne atomer. Samtidig har egenskapene til enkle stoffer (samlinger av partikler) og kjemiske elementer (isolerte atomer av en bestemt type) sine egne egenskaper.